磷酸鎂水泥基材料修補(bǔ)性能研究.pdf

1、混凝土結(jié)構(gòu)物的修補(bǔ)和加固需求廣泛存在于各種建筑和交通工程中,隨著混凝土服役時(shí)間增加,其修補(bǔ)和加固愈顯得重要和緊迫。對于混凝土結(jié)構(gòu)物修補(bǔ)主要涉及到兩個(gè)方面的問題:一是,修補(bǔ)質(zhì)量的檢測與評價(jià);二是,修補(bǔ)材料的選擇與優(yōu)化。目前,常用修補(bǔ)材料的性能評價(jià)方法不能真實(shí)有效地反映修補(bǔ)材料體積變化對修補(bǔ)質(zhì)量帶來的影響,因此需要探索更符合實(shí)際修補(bǔ)狀況的評價(jià)方法。無機(jī)類材料以其良好的適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性,被認(rèn)為是最適合于混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)的修補(bǔ)材料,而磷酸鎂水泥基材

2、料具有高早強(qiáng)、粘結(jié)性好、體積穩(wěn)定性好等特點(diǎn),其用于混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)更具有明顯優(yōu)勢。但磷酸鎂水泥基材料凝結(jié)時(shí)間過短,常需要摻入一定劑量的緩凝劑,根據(jù)已有研究結(jié)果表明緩凝劑和集料的大量摻入會造成材料強(qiáng)度的極大降低。一般認(rèn)為高溫養(yǎng)護(hù)有利于材料強(qiáng)度發(fā)展,但溫度過高會影響磷酸鎂水泥性能以及修補(bǔ)質(zhì)量。因此控制磷酸鎂水泥基材料在修補(bǔ)工程中保持合適溫度是非常重要的,溫度不僅與緩凝劑和集料摻量有關(guān)還與修補(bǔ)體積有關(guān)。本文將系統(tǒng)研究溫度與磷酸鎂水泥基材料修補(bǔ)性

3、能之間關(guān)系,并通過溫度控制實(shí)現(xiàn)對磷酸鎂水泥基材料修補(bǔ)性能的調(diào)控,滿足實(shí)際修補(bǔ)需要。提出一種能反映修補(bǔ)材料體積變化對修補(bǔ)性能影響的新的評價(jià)方法,研究磷酸鎂水泥基材料內(nèi)部水化溫度與材料凝結(jié)時(shí)間、抗壓強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度等修補(bǔ)性能的關(guān)系,同時(shí)研究集料和修補(bǔ)體積對磷酸鎂水泥基材料內(nèi)部水化溫度與早期強(qiáng)度發(fā)展的影響,探索通過外界補(bǔ)溫?zé)狃B(yǎng)護(hù)對于提高磷酸鎂水泥修補(bǔ)性能的作用。
　　首先通過仿真模擬混凝土材料的修補(bǔ)環(huán)境,設(shè)計(jì)帶有圓錐臺形狀孔洞的基體,并保

4、持錐面具有一定的傾斜角度,再將修補(bǔ)材料澆注至圓錐臺孔洞內(nèi),以粘結(jié)界面宏觀質(zhì)量、界面滲透性能以及界面粘結(jié)強(qiáng)度三個(gè)評價(jià)指標(biāo)來表征修補(bǔ)材料性能,并以此反映修補(bǔ)材料體積變化對修補(bǔ)性能影響;進(jìn)一步采用收縮差異明顯的磷酸鎂水泥砂漿、SAC砂漿和普通硅酸鹽水泥砂漿進(jìn)行對比試驗(yàn),驗(yàn)證該方法,結(jié)果顯示,修補(bǔ)材料體積收縮時(shí),該方法能靈敏地檢測到粘結(jié)界面出現(xiàn)裂縫,隨著界面滲透性增大,修補(bǔ)界面粘結(jié)強(qiáng)度降低的趨勢。
　　磷酸鎂水泥基材料內(nèi)部水化溫度由水化放

5、熱和環(huán)境養(yǎng)護(hù)溫度等多重作用產(chǎn)生,將不同緩凝劑摻量的磷酸鎂水泥基材料在不同溫度下養(yǎng)護(hù),通過測量試件內(nèi)部的水化溫度變化,系統(tǒng)研究了磷酸鎂水泥基材料內(nèi)部水化溫度對材料凝結(jié)時(shí)間、抗壓強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度等修補(bǔ)性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果顯示,環(huán)境養(yǎng)護(hù)溫度的提升會導(dǎo)致試件內(nèi)部水化溫度的提升,同時(shí)縮短材料的凝結(jié)時(shí)間,提高早期強(qiáng)度,內(nèi)部水化溫度在50℃~70℃最有利于材料抗壓強(qiáng)度及粘結(jié)強(qiáng)度的形成,內(nèi)部水化溫度過低或過高均不利于早期強(qiáng)度的形成。對于磷酸鎂水泥凈漿,內(nèi)

6、部水化溫度過高會造成修補(bǔ)界面開裂;緩凝劑和集料摻量增加可抑制了界面收縮開裂,而砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度顯著高于凈漿。
　　試驗(yàn)研究了集料摻量和修補(bǔ)體積對磷酸鎂水泥基材料早期內(nèi)部水化溫度、工作性、凝結(jié)時(shí)間和強(qiáng)度發(fā)展的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:集料能顯著降低材料內(nèi)部能達(dá)到的水化最高溫度,從而影響早期強(qiáng)度的形成,同時(shí)集料摻量過大會降低磷酸鎂水泥基材料工作性能,砂漿的砂膠比S/C不宜大于1.5;修補(bǔ)體積愈小,被修補(bǔ)混凝土基體散熱快,內(nèi)部水化溫度偏低,凝結(jié)

7、時(shí)間延長,早期強(qiáng)度發(fā)展緩慢;修補(bǔ)體積較大,內(nèi)部水化溫度偏高,凝結(jié)時(shí)間縮短,早期強(qiáng)度發(fā)展較快。
　　試驗(yàn)研究了外界補(bǔ)溫的熱養(yǎng)護(hù)技術(shù)對緩凝劑和集料摻量較大的磷酸鎂水泥基材料早期強(qiáng)度發(fā)展促進(jìn)效果,通過對初凝前、初凝時(shí)、初凝后、成型后等多階段的外部補(bǔ)溫養(yǎng)護(hù)試驗(yàn),以確定熱養(yǎng)護(hù)的有效時(shí)段。結(jié)果表明:在任何階段進(jìn)行補(bǔ)溫均能顯著提高材料內(nèi)部水化溫度,并同時(shí)顯著提高早期強(qiáng)度;熱養(yǎng)護(hù)愈早,愈有利于熱養(yǎng)護(hù)后強(qiáng)度的發(fā)展,在充分保障修補(bǔ)材料澆筑工作時(shí)間的同